基于单片机噪音检测系统的设计

基于单片机的温度控制系统设计

学院（部）：

专业班级：

学生姓名：

指导教师：

年月日

基于单片机的温度控制系统设计

摘要：温度是工业对象中一个主要的被控参数，它是一种常见的过程变量，在现代化的电力工程领域中，人们需要对温度进行检测和控制。采用MCS-51 单片机来对温度进行控制不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高质量。

本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。课题主要任务是完成环境温度检测，系统主要以8031单片机为核心，由温度传感器，A/D 转换模块，过零检测电路，报警与指示电路，光电隔离与功率放大电路等构成。

本文对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。本文设计的单片机温度控制系统的主要内容包括：系统方案、元器件选择、系统理论分析、硬件设计、软件设计、系统调试等

关键词：温度，单片机，控制，传感器

目录

摘要： (2)

第一章绪论 (5)

第二章设计方案 (5)

2．1 系统结构 (5)

2．2 设计思路 (6)

第三章主要元器件介绍 (7)

3．1 AT89C51单片机 (7)

3．1．1 概述 (7)

3．1．2 主要特性 (7)

3．1．3 引脚功能 (8)

3．2 AD590温度传感器 (9)

3．2．1 概述 (9)

3．2．2 主要特性 (10)

3．2．3 工作原理 (11)

3．3 ADC0809模数转换器 (12)

3．3．1 主要特性 (12)

3．3．2 工作原理 (13)

第四章硬件设计 (14)

4．1外围接口选择 (14)

4．2 温度控制电路 (16)

4．3 温度检测电路设计 (16)

4．3．1 设计目标 (16)

4．3．2 设计原理 (17)

4．3．3 转换电路 (17)

4．3．4 信号处理电路 (18)

4．3．5 主电路 (19)

4．4 光电隔离电路 (19)

4．5 过零检测电路 (20)

4．6 PID控制算法 (20)

4．6．1 PID控制作用 (20)

4．6．2 PID算法的微机实现 (21)

4．6．3 PID算法的程序设计 (22)

第五章软件设计 (23)

5．1 设计步骤 (23)

5．1．1 画出系统的程序框图 (23)

5．1．2 内存分配 (25)

第六章系统调试 (26)

6．1 硬件调试方法 (26)

6．1．1 常见的硬件故障 (26)

6．1．2 联机调试 (27)

6．1．3 脱机调试 (28)

6．2 软件调试方法 (28)

6．3 误差分析 (29)

第七章结论 (29)

参考文献 (30)

致谢 (30)

附录 (31)

第一章绪论

单片机具有体积小、功能强、可靠性好以及价格低等优势，在电子产品中的应用已经越来越广泛，并且在很多电子产品中也将其用到温度检测和温度控制。为此在本文中作者设计了基于Atmel公司的AT89C2051单片机的温度控制系统。

利用MCS-51单片机来对温度进行控制，具有控制方便、设计简单、灵活性强等优点，可以大幅度提高产品的质量和数量。并且设计的系统还可以根据实际的应用加以扩展实现更多的功能。

温度是生产过程中最常见的物理量, 许多生产过程是以温度作为其被控参数的。因此, 因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产包括许多电力工程中经常会遇到的问题。

本文介绍一种功能简化后的温度控制系统的设计过程。

假设某一烘干道采用过热蒸汽为热源，蒸汽管道经热交换器加热空气并通过风机向烘箱提供热风以实现对胶布（带）的循环加热，烘箱中的温度变化范围为0～120℃。

要求实现如下功能和指标：

①温度给定值在85℃左右且现场可调；

②温度控制误差≤±2℃；

③实时显示温度值，保留1位小数；

④温度超过给定值±10℃时声光报警；

⑤控制参数可在线修改。

第二章设计方案

2．1 系统结构

该系统以89C51单片机为核心，由温度测量变换、测量放大、大功率运放、

A/D与D/A转换器、输入光电隔离、驱动电路、键盘显示、存储器共同组成。在系统中，温度和时间的设置、温度值及误差显示、控制参数得设置、运行、暂停及复位等功能由键盘及显示电路完成。

图2-1 单片机温度控制系统方案原理示意图

传感器把测量的温度信号转换成弱电压信号，经过信号放大电路，送入低通滤波电路，以消除噪音和干扰，滤波后的信号输入到A/D转换器转换成数字信号输入单片机。

2．2 设计思路

1、设计测量的温度范围为0～120℃，控制精度也不高，可选用8路8位ADC0809作A/D转换器，分辨率可达0.5℃；为了方便操作，系统可不扩展专用键盘，温度给定输入可用2位BCD码拨盘开关置数；温度显示可用4位LED；为了实现通过调节蒸汽流量控温，可扩展8位DAC0832作D/A转换器。于是，单片机基本系统应为：8031+2764+8255+ADC0809+DAC0832+4位LED。

2、温度测量可以选用半导体集成温度传感器AD590，它的响应速度快，与单片机接口简单。其测温范围为-55～+150℃，工作电压4～30V，输出电流与绝对温度成正比，即为1µA/K。执行机构可选用ZKZP-Ⅱ型线性电动单座调节阀，用它来调节通入烘箱的蒸汽流量。调节阀用D/A转换器输出的可调电流控制，0mA 对应阀门完全关闭，10mA对应阀门全打开。

3、可采用带死区的比例积分（PI）控制算法实现对温度的控制。温度与给定值的偏差小时，调节阀不动作，以减少阀的机械磨损；偏差较大时，经PI 算法运算后，单片机通过D/A输出控制信号控制阀门的开度，为了使控制参数现场可调，可用3个电位器产生3路可调电压经过A/D转换实现对A/D转换，实现对PI 算法的3个参数（比例系数Kp、积分系数K

、控制周期Tc）在线整定。这种方法

I